WO2014141758A1

WO2014141758A1 - 電力変換装置

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Publication number: WO2014141758A1
Application number: PCT/JP2014/051712
Authority: WO
Inventors: 圭輔福増; 陽成原; 高橋　昌義
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-09-18
Also published as: US20160020707A1; US9948210B2; JP2014176237A; DE112014000794T5; JP5960079B2

Abstract

　装置の小型化と共に、スイッチング動作に起因する外部バッテリへの伝導ノイズを低減する電力変換装置の実装構造を提供する。そのために、電力変換装置は、インバータ回路部と、外部バッテリからの電圧を昇圧してインバータ回路部に出力、又はインバータ回路部の電源電圧を降圧してバッテリに出力するコンバータ回路部と、インバータ回路部電源電圧及びコンバータ回路部バッテリ側電源電圧に接続される平滑化コンデンサを収納したコンデンサパッケージとを備え、コンデンサパッケージは、コンデンサ素子と、インバータ回路部及びコンバータ回路部の負極側の両方に接続される負極バスバーと、インバータ回路部の正極に接続される第１正極バスバーと、コンバータ回路部バッテリ側の正極に接続される第２正極バスバーとを有し、第１正極バスバーは負極バスバーの一方の主面と対向し、第２正極バスバーは負極バスバーの他方の主面と対向する位置に配置される。

Description

電力変換装置

　本発明は、車両に搭載されて電力変換などを行う電力変換装置に関し、特に、その実装構造に関する。

　従来、モータなどの回転電機からの駆動力により車両を駆動する電気自動車や、当該回転電機を内燃機関であるエンジンと組合せた、所謂、ハイブリッド自動車等が既に知られている。このような電気車両では、一般的に、直流電源としての高圧バッテリから直流電力を入力し、当該入力した直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ装置と、そして、当該ＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電力を入力し、当該入力した直流電力を交流に変換してモータを駆動／制御するインバータ装置とを備えた電力変換装置が搭載されている。

　かかるＤＣ／ＤＣコンバータとインバータとを備える電力変換装置においては、特に、当該ＤＣ／ＤＣコンバータとインバータとを共通の筐体内に収容してモジュール化することにより、電力変換装置全体の小型化を図ることが可能となる。例えば、以下の特許文献１では、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ用の平滑化コンデンサと、インバータの入力側に設けられたインバータ用の平滑化コンデンサとを共通のコンデンサパッケージ内に収容することで、装置の小型化を実現する構造が提案されている。

特開２００７-１７４７６０号公報

　しかしながら、上述した従来技術になる電力変換装置では、互いに異なる電圧源を用いる２つのシステム、即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ用の平滑化コンデンサとインバータ用の平滑化コンデンサとを、共通パッケージ化し、もって、装置全体を小形化する搭載構造を採用するため、両システム用の異なる正極バスバーが互いに近接して配置されることとなってしまう。そのため、インバータのスイッチング動作に起因するノイズがＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に重畳してしまい、外部バッテリへの伝導ノイズが増加するという問題を生じる。

　そして、この伝導ノイズが電力変換装置と外部バッテリを接続するケーブル（一般的には、外部バッテリと電力変換装置はシールドケーブルで接続されている）を流れると、当該ケーブルがアンテナとなって車両内外に放射される電磁ノイズが増大し、車載ラジオに雑音を引き起こす。これに対しては、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータの外部バッテリ側にフィルタを追加することにより、同ノイズをある程度は低減することはできるが、しかしながらその効果は必ずしも十分ではなく、むしろ、製造コストの増大や、装置の大型化を招く恐れがあった。

　そこで、本発明は、上述した従来技術における課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、装置の小型化を実現すると共に、同時に、特に、インバータのスイッチング動作に起因するノイズによる外部バッテリへの伝導ノイズを低減することが可能な電力変換装置を提供することにある。

　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。なお、本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、直流／交流電力変換を行うインバータ回路部と、外部バッテリからの電圧を昇圧して前記インバータ回路部に出力する、または、前記インバータ回路部の電源電圧を降圧して前記外部バッテリに出力するコンバータ回路部と、前記インバータ回路部の電源電圧側に接続された平滑化コンデンサ素子と前記コンバータ回路部のバッテリ側の電源電圧に接続される平滑化コンデンサ素子とを含め、それらを一体に収納したパッケージとを備え、これらをＧＮＤ電位の共通の筺体内に収納した電力変換装置であって、前記コンデンサパッケージは、前記複数の平滑化コンデンサ素子と共に、前記インバータ回路部の負極及び前記コンバータ回路部の負極側の両方に接続される負極バスバーと、前記インバータ回路部の正極に接続されると共に、前記平滑化コンデンサの一方のコンデンサに接続された第１正極バスバーと、前記コンバータ回路部バッテリ側の正極に接続されると共に、前記平滑化コンデンサの他方のコンデンサに接続された第２正極バスバーとを有し、前記第１正極バスバーは、前記負極バスバーの一方の主面と対向する位置に配置され、前記第２正極バスバーは、前記負極バスバーの他方の主面と対向し、かつ、前記第１正極バスバーから離れた位置に配置されている電力変換装置が提供される。

　本発明によれば、インバータ装置とＤＣ／ＤＣコンバータ装置間のノイズのカップリングを低減できるため、装置の小型化を実現すると共に、同時に、特に、インバータのスイッチング動作に起因するノイズによる外部バッテリへの伝導ノイズを低減することが可能な電力変換装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施の形態になる電力変換装置を備える電動機駆動システムの概略構成の一例を示す回路図である。上記本発明の一実施の形態になる電力変換装置の概略構成を示す図である。上記電力変換装置のコンデンサパッケージ内におけるバスバーの構造を示した一部展開斜視図である。上記電力変換装置のコンデンサパッケージ内の内部構造を示すための断面図（上記図２のＡ－Ａ’断面）である。本発明の他の実施例になる電力変換装置のコンデンサパッケージ内の内部構造を示すための断面図（上記図２のＡ－Ａ’断面）である。本発明の更に他の実施例になる電力変換装置のコンデンサパッケージ内の内部構造を示すための断面図（上記図２のＡ－Ａ’断面）である。

　以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置を備える電動機駆動システムの概略構成を示す回路図であり、その基本的な構成としては、図にも示すように、直流電力を供給する外部バッテリ１と、コンバータ１０とインバータ４０を備えた電力変換装置と、当該電力変換装置により動力を発生し、又は、発電を行うモータジェネレータ６０（以下、単に「モータ」と言う）、そして、電力変換装置を駆動／制御するための制御回路基板８０を備えている。即ち、かかる電動機駆動システムは、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の電気車両に搭載されるものであり、本電力変換装置は、電動機の力行動作および回生動作を備えている。

　かかる電動機駆動システムでは、力行動作時には、コンバータ１０は、充放電可能な直流電源である外部バッテリ１の直流電圧を異なる直流電圧値に昇圧してインバータ４０に出力する。インバータ４０は、ＰＷＭ制御により直流電力を交流電力に変換してモータ６０に出力し、そして、当該モータ６０は、同交流電力を受けて、負荷となるモータ内部のローターを回転させ、もって車両タイヤを回転動作させる。ここで、モータ６０は、三相交流モータである。

　他方、回生動作時には、モータ６０により発電して得た交流電力は、インバータ４０により直流電圧に変換されてコンバータ１０に送られ、当該コンバータ１０により直流電圧値を降圧された後、外部バッテリ１に出力されて当該外部バッテリに充電される。

　なお、上述したコンバータ１０とインバータ４０は、図１に示すように、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子を有する半導体モジュール１３、４３を備えて構成されており、同モジュールは、上記制御回路基板８０からの制御信号により、そのＩＧＢＴ等のスイッチング素子のオン・オフ切り替えを行う。この制御回路基板８０は、図示しない外部システムからの信号を基に、半導体モジュールのスイッチング動作を制御する。

　続いて、以下に、コンバータ１０の詳細構成を説明し、その後、更に、コンバータの二つの動作状態である昇圧動作および降圧動作について説明する。

＜コンバータの構成と動作＞
　コンバータ１０は、図１からも明らかなように、半導体モジュール１３、リアクトル１４、コンバータ用平滑化コンデンサＣ１を備えている。更に、当該半導体モジュール１３は、一対のスイッチング素子Ｑａ０、Ｑｂ０を備えており、同スイッチング素子Ｑａ０、Ｑｂ０のコレクターエミッタ間には、それぞれダイオードＤａ０、Ｄｂ０が並列に接続されている。スイッチング素子Ｑａ０のコレクタ側はコンバータの出力端（インバータ４０の正極側）が接続され、同エミッタ側は、リアクトル１４の一端とスイッチング素子Ｑｂ０のコレクタ側が接続されている。また、リアクトル１４の他端は外部バッテリ１の正極側に接続され、スイッチング素子Ｑｂ０のエミッタ側は負極バスバー３１（外部バッテリ１の負極側）に接続されている。

　かかるコンバータ１０は、外部バッテリ１からの直流電圧をそれよりも高い直流電圧値に変換してインバータ４０に出力する昇圧機能と、モータ６０の回生動作時にインバータ４０からコンバータ１０へ出力される直流電圧をそれよりも低い直流電圧に変換して外部バッテリ１に出力する降圧機能とを備えている。

　以下、コンバータ１０の昇圧動作を説明する。コンバータ１０では、スイッチング素子Ｑｂ０がオンすると、外部バッテリ１とリアクトル１４を介して外部バッテリ１の正極側と負極側を結ぶ短絡回路が形成され、これにより流れる直流電流により、リアクトル１４に一時的にエネルギーが蓄積される。この状態でスイッチング素子Ｑｂ０をオンからオフに切り替えると、リアクトル１４に蓄積されたエネルギーは、ダイオードＤａ０を介してインバータ用平滑化コンデンサＣ４を充電する。その際に、コンバータ１０の出力電圧は、コンバータ１０の入力電圧よりも高くすることができる。なお、昇圧動作において、スイッチング素子Ｑａ０は常にオフである。以上が昇圧コンバータとしての動作説明である。

　次に、このコンバータ１０の降圧動作を説明する。コンバータ１０は、スイッチング素子Ｑａ０がオンの間、インバータ用平滑化コンデンサＣ４とリアクトル１４と外部バッテリ１の正極側を結ぶ短絡回路が形成され、モータ６０の回生動作によりインバータ用平滑化コンデンサＣ４に蓄積されたエネルギーは外部バッテリ１を充電しつつ、リアクトル１４にエネルギーを一時的に蓄積する。この状態でスイッチング素子Ｑａ０をオフすると、リアクトル１４、外部バッテリ１、ダイオードＤｂ０を結ぶ短絡回路が形成され、リアクトル１４に一時的に蓄積されたエネルギーは引き続き外部バッテリへ充電電流を流す。そのため、回生動作時の外部バッテリ１への電圧値はスイッチング素子Ｑａ０のオン・オフの１サイクルに占めるオン時間の割合により制御でき、降圧コンバータとしても機能する。なお、この降圧動作において、スイッチング素子Ｑｂ０は常にオフである。また、コンバータ１０の外部バッテリ側には、コンバータ用平滑化コンデンサＣ１が接続されている。コンバータ用平滑化コンデンサＣ１は、スイッチング素子Ｑａ０、Ｑｂ０のスイッチングによる生じるリップルを吸収する。また、直流の外部バッテリ１からコンバータ１０に入力される電源電流に含まれるリップル電流を吸収して、電源電流を安定化させる。

　次に、インバータ４０の構成について、以下に詳細に説明する。

＜インバータの構成と動作＞
　インバータ４０は、半導体モジュール４３、インバータ用平滑化コンデンサＣ４を備えている。半導体モジュール４３の構成として、スイッチング素子Ｑａ１、Ｑａ２、Ｑａ３、Ｑｂ１、Ｑｂ２、Ｑｂ３と、ダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３、Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３を備えている。

　各スイッチング素子には、並列にダイオードが接続されており、Ｑａ１とＤａ１、Ｑａ２とＤａ２、Ｑａ３とＤａ３、Ｑｂ１とＤｂ１、Ｑｂ２とＤｂ２、Ｑｂ３とＤｂ３が、それぞれ接続されている。

　スイッチング素子Ｑａ１、Ｑａ２、Ｑａ３のコレクタ側には、インバータ用正極バスバー４１が接続されている。一方、スイッチング素子Ｑｂ１、Ｑｂ２、Ｑｂ３のエミッタ側には負極バスバー３１が接続されている。また、スイッチング素子Ｑａ１、Ｑａ２、Ｑａ３のエミッタ側とスイッチング素子Ｑｂ１、Ｑｂ２、Ｑｂ３のコレクタ側はモータ６０と接続されており、Ｑａ１とＱｂ１はＵ相、Ｑａ２とＱｂ２はＶ相、Ｑａ３とＱｂ３はＷ相にそれぞれ接続されている。

　このインバータ４０は、コンバータ１０の出力直流電力を用いて、前記スイッチング素子Ｑａ１、Ｑａ２、Ｑａ３、Ｑｂ１、Ｑｂ２、Ｑｂ３のオン・オフを制御することにより、各Ｕ、Ｖ、Ｗ相毎にモータに流れる交流電流の位相が１２０°異なる３相交流電力を生成してモータ６０に出力することで、モータ６０を駆動させることができる。

　また、コンバータ１０の出力側かつインバータの入力側にはインバータ用平滑化コンデンサＣ４が接続されており、インバータ用平滑化コンデンサは、半導体モジュール４３のスイッチングにより生じるリップルを吸収する。また、昇圧コンバータ１０の出力を平滑化して、安定した直流電力をインバータ４０に入力させる。

＜フィルタ＞
　そして、上述したコンバータ１０とインバータ４０は、図１にも示す通り、フィルタ用のコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ５を有しており、Ｃ２はコンバータ１０の正極、Ｃ５はインバータ４０の正極とグラウンド、Ｃ３は負極とグラウンドに電気的に接続されている。このコンデンサは、正極と負極に流れるコモンモードノイズを低減するため実装されており、外部バッテリ１からのノイズ、コンバータ１０とインバータ４０からのノイズをグラウンドにバイパスさせ、外部バッテリにコモンモードノイズが伝導することを防いでいる。また、外部バッテリ１からのコモンモードノイズがコンバータ１０に伝導することも防いでいる。

　電力変換装置は、上述した図１にも示すように、フィルタ用のコンデンサをコンバータ１０とインバータ４０に、共に実装している。そして、コンバータ１０とインバータ４０の負極バスバー３１は電気的に接続されているため、負極のフィルタコンデンサＣ３は、コンバータ１０とインバータ４０用のコンデンサを共通化し、１つのコンデンサとしており、これにより、部品共通化による小型化を図ることができる。但し、システム毎にフィルタコンデンサの容量値を選択するために、負極に接続されるＣ３のフィルタコンデンサは、これを共通化せず、コンバータ１０とインバータ４０用に分割して実装しても良い。

　添付の図２に、本発明の一実施例（実施例１）になる電力変換装置の実装構造を示す。図２に示すように、コンバータ１０（コンバータ用平滑化コンデンサＣ１、半導体モジュール１３）、インバータ４０（インバータ用平滑化コンデンサＣ４、半導体モジュール４３）、フィルタ用コンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ５を、共通の筐体（ＧＮＤ電位のケース）１０１内に収容することで、電力変換装置の小型化を図ることができる。ここで、この筐体１０１は、金属（例えばアルミニウム）等の導電材料で構成されている。これにより、内部に収容した電子部品からの電磁ノイズを外部に伝播することを防ぎ、また外部からの電磁ノイズがそれらの収容空間に侵入することを防止するシールド機能も果たしている。筐体１０１は電気的に車両側のアース（例えば、ボディシャーシ）に接続されており、該電力変換装置の電気的なアースとして機能している。

　また、ここでは図示しないが、筐体（ケース）１０１は、冷却水が流れる流路を有しており、流路を流れる冷却水により、筐体１０１内に収容されたコンバータ１０とインバータ４０の冷却を行うことができるようになっている。

　次に、本実施例の電力変換装置におけるコンデンサパッケージ、即ち、当該パッケージ内に収納されるコンデンサやバスバーの詳細構造について、添付の図３及び図４を参照しながら、以下に説明する。

＜コンデンサパッケージ＞

　本実施例では、図３及び図４に示すように、複数のフィルムコンデンサ（即ち、コンバータ用平滑化コンデンサＣ１、インバータ用平滑化コンデンサＣ４、フィルタコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ５）と、当該フィルムコンデンサと電気的に接続される導体板の一部（コンバータ用正極バスバー１１、負極バスバー３１、インバータ用正極バスバー４１）を共通のコンデンサパッケージ９０（図４を参照）内に収容することにより、これらのコンデンサ部品Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５を一つのパッケージとして共通化している。これにより、コンデンサ部品の小型化を図ることができ、電力変換装置全体を小型化できる。また、部品点数を削減できるため、装置の組立作業性も向上することができる。

　なお、導体板の一部であるコンバータ用正極バスバー１１、負極バスバー３１、インバータ用正極バスバー４１は、図３からも明らかなように、それぞれ、例えば、銅等の導電体からなる板（バー）状の部材からなり、そして、コンバータ用正極バスバー１１と負極バスバー３１との間、負極バスバー３１とインバータ用正極バスバー４１との間には、それぞれ、その間の電気的な絶縁を確保するための絶縁材からなる板状の部材３２、３３が挿入されている。また、これらの図において、「●」は電気的な接続部を、「○」は、電気的に接続されずに通過する貫通孔を示している。

　即ち、これらの図に示すように、コンデンサパッケージ９０内において、コンバータ用平滑化コンデンサＣ１は負極バスバー３１とコンバータ用正極バスバー１１に電気的に接続され、インバータ用平滑化コンデンサＣ４は負極バスバー３１とインバータ用正極バスバー４１と電気的に接続される。また、図１にも示すように、コンバータ１０とインバータ４０の負極バスバー３１は電気的に接続されており、共通の導体板として使用される。

　このように、本実施例になる電力変換装置においては、前述したコンデンサパッケージ９０により装置全体を小型化するため、異なる電圧源を用いる両システムの正極バスバー１１、４１が近接して配置された構造となる。そのため、正極バスバー１１、４１間の容量性、又は、誘導性のノイズカップリングが大きくなり、半導体モジュール４３のスイッチング動作に起因するスイッチングノイズが、コンバータの入力側（コンバータ用正極バスバー１１）に重畳してしまい、そのため、外部バッテリ１への伝導ノイズが増大する。一般的に、外部バッテリ１とコンバータ１０との間は、例えば、シールドケーブル等で接続されているが、しかしながら、外部バッテリへ伝導するノイズが、当該シールドケーブル以外に、例えば、車体ＧＮＤプレーンを介して電力変換装置に戻ってくると、同電流ループから電磁ノイズが放射され、車載ラジオなどに雑音を引き起こすこととなる。

　このような外部バッテリ１へ伝導するノイズを低減（低ノイズ化）するためには、前述したノイズのカップリングを、両システムのバスバーの構造により低減する対策、もしくは、搭載されているフィルタコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ５と外部バッテリからの給電点１２との接続位置関係により外部バッテリへのノイズ伝導を防ぐ対策が考えられるが、既述のように、製造コストの増大や、装置の大型化を招く等の問題点があった。

　そこで、本発明では、電力変換装置内、特に、そのコンデンサパッケージ９０内において、半導体モジュール４３のスイッチング動作に起因するスイッチングノイズが、インバータ用正極バスバー４１を介して、コンバータ用正極バスバー１１に重畳する、所謂、ノイズのカップリングを低減する構造を備えたものであり、以下に詳細に説明する。

　まず、図４に示すように、コンバータ用正極バスバー１１は、負極バスバー３１の一方の主面と対向する位置に配置されており、他方、インバータ用正極バスバー４１は、前記負極バスバー３１の他方の主面と対向する位置に配置されている。これにより、コンバータ用正極バスバー１１とインバータ用正極バスバー４１間の電磁結合を、負極バスバー３１で遮断し、もって、ノイズカップリングを低減することができる。

　次に、フィルタコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ５と外部バッテリからの給電点１２との接続位置関係について説明する。

　コンバータ１０とインバータ４０には、図１に示す通り、フィルタ用のコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ５を備える。即ち、フィルタ用コンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ５は、正極と負極に流れるコモンモードノイズが外部バッテリ１へ伝導する前に、該フィルタ用コンデンサを介してグラウンドにバイパスさせ、もって、外部バッテリにノイズが伝導することを防いでいる。

　そのため、本実施形態では、共通化した負極側のフィルタ用コンデンサＣ３を、図４に示す通り外部バッテリからの給電点１２の直近に配置することが好ましい。これによれば、半導体モジュール１３および半導体モジュール４３で発生したそれぞれのノイズは、外部バッテリ１へ伝播する前に、当該コンデンサＣ３の働きによって低減される。これに対して、コンデンサパッケージ９０内の負極バスバー３１と負極のフィルタ用コンデンサＣ３の接続位置を、例えば、外部バッテリからの給電点１２と半導体モジュール１３の間に配置した場合には、半導体モジュール１３に起因するスイッチングノイズはフィルタコンデンサＣ２、Ｃ３により、外部バッテリへ伝導する前に該スイッチングノイズを除去できるが、しかしながら、半導体モジュール４３のスイッチング起因のスイッチングノイズに対しては、負極のフィルタコンデンサＣ３のＥＳＬ(等価直列インダクタンス)が増大するため、フィルタコンデンサＣ３によるフィルタ効果が低減してしまい、これでは、コンデンサＣ３の当初の目的を実現できなくなる。

　また、コンバータ用の正極側フィルタコンデンサＣ２は、Ｃ３と近接して配置することが望ましい。これは、フィルタコンデンサＣ２とＣ３を離して配置した場合、例えば、Ｃ２をＣ３の負極バスバー３１への接続点よりも半導体モジュール１３の近くに配置すると、Ｃ２とＣ３の接続点間の正極および負極バスバー間において、コンデンサＣ３で低減される前の負極バスバーを伝播するノイズが、コンデンサＣ２を通過した後の正極バスバーに結合してしまうためである。

　以上に詳細に述べたように、本実施例では、コンデンサパッケージ内における半導体モジュールのスイッチング動作に起因するスイッチングノイズがコンバータ用正極バスバーに重畳するノイズカップリングを低減する構造を備えたものでる。しかしながら、本発明者等によれば、上記のノイズカップリングの低減構造に加え、更に、当該コンデンサパッケージの空間内における、インバータ用正極バスバーやコンデンサと、コンバータ用正極バスバーやコンデンサとの間における、容量性や誘導性のカップリング（結合）を含む各種のノイズカップリング、即ち、空間伝播ノイズ結合を低減することにより、更に、外部バッテリへのノイズの伝播をより低減することが知見され、以下には、そのための構造を含むコンデンサパッケージの構造について、実施例２及び３として説明する。

　添付の図５は、実施例２になるコンデンサパッケージ９０内の構造を示しており、この実施例においては、上記実施例１に加え、図にも示すように、コンデンサパッケージ９０内のコンデンサＣ３とコンデンサＣ５の間にスリット状の空間を設け、更には、筐体１０１の電位（ＧＮＤ）と同電位であるシールド壁１０２をスリットに挿入して配置する。このことにより、コンデンサＣ４から放射されるインバータ４０のスイッチングに起因するスイッチングノイズをシールド壁１０２により遮り、もって、コンバータ１０とインバータ４０の正極バスバー間のノイズのカップリングを更に低減することが可能となる。

　また、添付の図６は、実施例３になるコンデンサパッケージ９０内の構造を示しており、この実施例においては、上記実施例１と同様、コンデンサパッケージ９０内には両システムの平滑化コンデンサ部品（Ｃ１、Ｃ４）を並べて配置し、負極バスバーを平板として配置しているが、しかしながら、図６に示すように、負極バスバー３１を屈曲させ、両システムの平滑化コンデンサＣ１、Ｃ４と対応する正極バスバーの接続する向きを反対方向にして配置している。これにより、両平滑化コンデンサセルの間に負極バスバー３１が配置されるため、インバータ用平滑化コンデンサＣ４から放射されるインバータ４０のスイッチングに起因するスイッチングノイズを負極バスバー３１で遮断できる。更に、コンデンサセルの高さ分、両システムの正極バスバー１１、４１間の距離を離すことができるため、インバータ４０からコンバータ１０にカップリングするノイズを低減でき、外部バッテリ１に伝導するノイズを低減することが可能となる。

　以上に述べた本発明の実施例では、コンバータとインバータを同一筐体内に搭載した電力変換装置を備えた電動機駆動システムの一例として、１つのモータを駆動する車両システムの例について説明したが、しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、その他、例えば、コンバータ４０の出力側に複数のインバータを並列に接続して複数のモータを駆動するなど、異なるシステム形態にも適用することが出来、その場合にも、同様の効果を得ることが可能である。

　また、上述した各実施の形態は、それぞれ、単独で、又は、組み合わせて用いても良い。各実施の形態の効果は、それぞれ、単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態に何ら限定されるものではない。

　１…外部バッテリ、１０…コンバータ、１１…コンバータ用正極バスバー、１２…外部バッテリからの給電点、１３…コンバータ用半導体モジュール、１４…リアクトル、３１…共通負極バスバー、４０…インバータ、４１…インバータ用正極バスバー、４３…インバータ用半導体モジュール、６０…モータジェネレータ、８０…制御回路基板、９０…コンデンサパッケージ、１０１…筺体（ＧＮＤ電位のケース）、１０２…シールド壁、Ｃ１…コンバータ用平滑化コンデンサ、Ｃ２…コンバータ用正極フィルタコンデンサ、Ｃ３…負極側フィルタコンデンサ、Ｃ４…インバータ用平滑化コンデンサ、Ｃ５…インバータ用正極フィルタコンデンサ、Ｑａ０、Ｑａ１、Ｑａ２、Ｑａ３、Ｑｂ０、Ｑｂ１、Ｑｂ２、Ｑｂ３…スイッチング素子、Ｄａ０、Ｄａ１、Ｄａ２、Ｄａ３、Ｄｂ０、Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３…ダイオード

Claims

　直流／交流電力変換を行うインバータ回路部と、
　外部バッテリからの電圧を昇圧して前記インバータ回路部に出力する、または、前記インバータ回路部の電源電圧を降圧して前記外部バッテリに出力するコンバータ回路部と、
　前記インバータ回路部の電源電圧側に接続された平滑化コンデンサ素子と前記コンバータ回路部のバッテリ側の電源電圧に接続される平滑化コンデンサ素子とを含め、それらを一体に収納したコンデンサパッケージとを備え、これらをＧＮＤ電位の共通の筺体内に収納した電力変換装置であって、
　前記コンデンサパッケージは、前記複数の平滑化コンデンサ素子と共に、
　前記インバータ回路部の負極及び前記コンバータ回路部の負極側の両方に接続される負極バスバーと、
　前記インバータ回路部の正極に接続されると共に、前記平滑化コンデンサの一方のコンデンサに接続された第１正極バスバーと、
　前記コンバータ回路部バッテリ側の正極に接続されると共に、前記平滑化コンデンサの他方のコンデンサに接続された第２正極バスバーとを有し、
　前記第１正極バスバーは、前記負極バスバーの一方の主面と対向する位置に配置され、
前記第２正極バスバーは、前記負極バスバーの他方の主面と対向し、かつ、前記第１正極バスバーから離れた位置に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
　前記請求項１に記載された電力変換装置において、更に、前記インバータ回路部に接続された前記第１正極バスバーと前記平滑化コンデンサと、そして、前記コンバータ回路部に接続された前記第２正極バスバーと前記平滑化コンデンサは、前記コンデンサパッケージ内において、空間伝播ノイズ結合が低くなるように配置されていることを特徴とする電力変換装置。
　前記請求項２に記載された電力変換装置において、前記コンデンサパッケージの一部に、前記インバータ回路部に接続された前記平滑化コンデンサと前記コンバータ回路部に接続された前記平滑化コンデンサとの間にスリット部を設け、当該スリット部に、前記ＧＮＤ電位の共通の筺体の一部に形成したシールド壁を挿入して配置したことを特徴とする電力変換装置。
　前記請求項２に記載された電力変換装置において、前記負極バスバーは前記コンデンサパッケージ内の空間を複数に仕切るように配置されており、かつ、その一方の空間には前記インバータ回路部に接続された前記平滑化コンデンサが、他方の空間には前記コンバータ回路部に接続された前記平滑化コンデンサが配置されていることを特徴とする電力変換装置。
　前記請求項１に記載された電力変換装置であって、更に、前記第１正極バスバーと前記ＧＮＤ電位の共通の筺体との間に電気的に接続される第１のフィルタコンデンサと、前記負極バスバーと当該筺体との間に電気的に接続される第２のフィルタコンデンサを備えており、当該第２のフィルタコンデンサは、前記コンデンサパッケージ内において、前記負極バスバーにおける前記外部バッテリからの給電点に近接して接続されていることを特徴とする電力変換装置。
　前記請求項５に記載された電力変換装置であって、更に、前記第２正極バスバーと前記ＧＮＤ電位の共通の筺体との間に電気的に接続される第３のフィルタコンデンサを備えており、当該第３のフィルタコンデンサは、前記コンデンサパッケージ内において、前記第２正極バスバーにおける前記外部バッテリからの給電点に近接して接続されていることを特徴とする電力変換装置。